00未来土壤学_一书翻译全文_赵其国

土 壤(Soils), 2007, 39 (1): 94~152

“未来土壤学”一书翻译全文

2006年7月，第18届世界土壤学大会在美国费城召开。这是进入新千年后，世界土壤学界的又一次盛会。会后我得到了这本英文名为《The Future of Soil Science》的书，看后觉得很有译为中文的必要。于是，我组织学生着手将其翻译为中文。

中国是一个具有13亿人口和960万km2陆地面积的大国。农业是我国的立国之本。土壤是支撑农业发展的载体，经济的发展和人民生活水平的继续提高是农业发展的原动力。由于农业在国民经济中一直处于基础的地位，所以长期以来，土壤学的发展一直受到政府和人民的重视。即使是在世界土壤学处于低迷的20世纪80─90年代，我国的土壤学研究也产出了大量的成果，有效地支撑了国家的改革开放、发展经济的政策。

今天，全球化概念已经为人们所广泛地接受。经济领域的全球化是我们触手可及的，因为在我们家门口就云集了多家跨国大公司。环境全球化是我们大脑更易接受的认识，毕竟大气和水源不会因是国界就嘎然地停止循环和流动。因此，寻求解决国内环境问题的最佳途径就是研究国外科学家思考、认识和解决其所在国或全球环境问题的思路和方法。这样的资料到哪去找？本书就提供了世界范围内的土壤科学领域大家或大师们的精彩论断。

从本书所收集土壤科学家的55篇论文可以看出，未来的土壤科学将沿着一定的方向发展，但同一地区与不同的地区的学者所持的观点有所不同，其中甚至对土壤科学未来发展方向。有不同的争论，有些焦点与辩论甚至贯穿全书，读者如有兴趣，可仔细阅读并领会本书的每一篇文章，最后您可形成自己的看法。俗话说：开卷有益。它将带领您走进土壤科学的最高殿堂。如果您是环境领域的一般读者，这本书对您同样有益。在书中，您可学习到考虑问题的一般方法，毕竟，这些文章的作者都是土壤科学领域的佼佼者。

本书翻译工作是由中国科学院南京土壤研究所的博士后姚春霞，博士生章海波、郑茂坤、张红振和徐莉等5位同学翻译完成。具体的工作安排是郑茂坤负责统稿和其中的14篇文章的翻译，姚春霞和章海波翻译完成16篇，张红振翻译10篇，徐莉翻译2篇。在翻译的过程中，还得到了中国科学院南京土壤研究所多位同学如博士后尹雪斌，博士生刘增俊，硕士生毕德、李秀华和南京林业大学环境学院硕士生张雪莲的帮助，在此对他们一并表示感谢！由于水平有限，书中难免有翻译不到位之处，感谢读者们的斧正！

赵其国郑茂坤

2006-10-17

序 言（Alfred Hartemink，IUSS）

透过野外望远镜看到的土壤科学（Darwin Anderson，Canada）

土壤科学的未来（Olafur Arnalds，Iceland）

土壤科学的未来（Dick Arnold，USA）

土壤科学的未来（Philippe Baveye，USA）

管理非洲农业土壤：土壤科学的未来（Mateete Bekunda，Uganda）

土壤科学的未来（Winfried E.H. Blum，Austria）

土壤科学的未来（Ole K. Borggaard，Denmark）

土壤科学的未来（Johan Bouma，Netherlands）

工业社会中土壤科学的未来（Henrik Breuning- Madsen，Denmark）

土壤环境、土壤利用和社会经济关系（Wolfgang Burghardt，Germany）

从一个发展中国家的角度看土壤科学的未来（Kep Coughlan，Australia）

从欧洲的情况看未来土壤科学的发展（Endre Dobos，Hungary）

土壤科学，全球环境和人类（Julian Dumanski，Canada）土壤科学的未来（Hari Eswaran，USA）

土壤科学的未来（Richard Fowler，South Africa）

土壤科学的未来：土壤在社会和环境中的作用（Emmanuel Frossard，Switzerland）

土壤科学的未来（C. Gachene，Kenya）

土壤科学的未来（Sabine Grunwald，USA）

土壤科学的未来（Alfred Hartemink，Netherlands）

土壤科学的未来（Christian Hartmann，France）

土壤科学的未来：一个加拿大人的观点（Yash P. Kalra，Canada）

土壤科学在环境和材料科学上的跨学科研究（Selim Kapur，Turkey）

土壤管理的可持续性研究（Dominique King，France）

第1期“未来土壤学”一书翻译全文95

土壤科学的未来展望（Guy Kirk，UK）

土壤科学的未来：美国大学的土壤科学研究（Mary Beth Kirkham，USA）

氢能源经济和100亿人口时代的土壤科学（Rattan Lal，USA）

澄清错误的认识和被磨灭的贡献（Henry Lin，USA）土壤科学的展望和未来的定位 (Franz Makeschin, Germany)

沉思土壤科学的未来 (Alex McBratney, Australia)

一个土壤发生学家对土壤科学未来的看法 (Neil McKenzie, Australia)

土壤科学的未来(Ahmet Mermut, Canada)

土壤科学的明天：孕育着多学科间的联系（Minhas P.S.，India）

土壤科学的未来（Rolf Nieder，Germany）

土壤和水资源利用的挑战（Andrew D.Noble，Malaysia）跨入21世纪的土壤科学（Stephen Nortcliff，United Kingdom）

土壤科学：多尺度和多重机遇（Gary W. Petersen，USA）土壤科学的未来（Ildefonso Pla Sentīs，Spain）

土壤科学的未来：处理重大议题（David S. Powlson，United Kingdom）

维持未来的土壤生态系统（Rai D.L.N.，India）

欠发达国家的土壤科学的未来（Abdul Rashid，Pakistan）

国际农业研究：处于十字路口的土壤科学（John Ryan，Syria）

土壤科学的未来（Samra J.S.，India）

社会驱动的人为土壤科学（Shi Xue-zheng，China）

土壤科学的未来（Don Sparks，USA）

土壤科学的未来（Roger S. Swift，Australia）

发生土壤学的研究范围（Victor Targulian，Russia）

土壤科学的未来（Lamourdia Thiombiano，Ghana）

土壤信息量转变：从地球信息的匮乏到过多（Marc Van Meirvenne，Belgium）

对土壤科学未来的一点看法（Gy?rgy Várallyay，Hungary）

地球科学的分支学科之一─土壤科学的未来（Jerzy Weber，Poland）

对土壤科学未来的思考（Gerd Wessolek，Germany）土壤科学的未来（Markku Yli-Halla，Finland）

土壤科学的前沿之一：根区的生物过程（Zhang Fu-suo，China）

土壤科学的未来（Zhou Jian-min, China）

结语（Alfred Hartemink, Netherlands）序言（Alfred Hartemink，IUSS）

对任何学科，回顾其发展历程并从中吸取经验，都是非常有益的。不可否认这样做很有意义，但我们并不能从中获得科学上的突破。相比之下，展望未来更有科学价值。如今，土壤学家们已经在努力探索土壤科学的历史和未来，但由于大多数土壤学家都不是专业的史学家（显然其他领域的大多数科学家也不是），因此回顾历史的工作也许应该交给那些能够从众多独立的历史观点中找出重要线索的学者们来完成。那么展望未来的工作呢？这正是本书将要论述的。

随着科研焦点的改变，政府和高等教育机构对各研究领域的支持和重视程度也在不断转变，这导致了土壤科学家和土壤科研机构数量的减少。然而，却也为土壤学的发展提供了很多新的机遇。这些变化在世界上许多地区都在进行，只不过程度不同罢了。既然科研焦点的转变从未停止，而且将来会变得更快，那么忽视这些变化是非常不明智的。

在过去的几十年中，许多学者针对土壤学在这个快速变化的世界上的使命和未来发展发表了很多论文。这些论文绝大多数都是关于土壤学或一组土壤学家面临的某些特殊问题或某个国家的具体土壤问题。本书将对这些主要观点进行简明扼要的介绍：主要涉及土壤学的定义、研究经费来源、土壤学在不同国家及地区的发展趋势，以及土壤环境和农业领域的研究方向。

首先，许多论文探讨了在涉及研究主题或土壤学与其他的基础和应用学科的关系时土壤和土壤学该如何定义的问题(如：Gardner, 1991; Hudson, 1992; Jacob 和Nordt, 1991; Leeper, 1965; Ruellan, 1997; Wild, 1989)。关于土壤学 (pedology) 和涉及土壤科学定义时的土壤科学(soil science)的论点一直存在争议(Churchward, 1988; Daniels, 1988; Dobrovolskii, 1999; Miller, 1993; Stephens, 1954; Vance,1988)。从20世纪80年代开始，很多学者就开始关注土壤学的研究重点从农业领域转移到更宽泛的环境方面的问题 (Gardner, 1993; Greenland, 1991; Hillel, 1993; Menzel, 1991; Tinker, 1985; Warkentin, 1944)。

尽管由于政府停止提供资金支持造成土壤研究的外部经费来源问题的讨论变得非常热烈，同时有些论文涉及了土壤科学研究的经费来源及其将来的发展趋势问题(Bouma, 1997; Hartermink, 2001; Nielsen, 1987; Ruellan等, 1997)，但却很少有论文专门论述该问题(Mermut和Eswaran, 1997; Satchell, 1992; Stephens, 2003)。有些论文举例介绍了不同国家的研究经费问题，如俄罗斯 (Dobrovolskii, 2001)、新西兰 (Cameron,

96 土壤第39卷

1994; Clothier, 2004)、英国 (Greenwood, 1993)、荷兰(Bouma和Hartemink, 2002)、澳大利亚 (Gilkes, 2004)。还有些论文给出了一些对此问题更普通的观点 (Lal, 2000; Sanchez, 1994; Theng, 1991)。

近20年来，有学者提出应该有新型的土壤学家(Warkentin,1999)和土壤科学来增强其整体性(Bridges 和Catizzone, 1996)，以此形成业内人士社会网 (Bouma, 2001)，且研究方向应贴近土壤保护方法 (McCacken, 1987; Simonson, 1991)，或更紧密联系全社会。

上述论文广为传阅（极少被引用），也包含土壤科学一些未来方面的相互冲突的观点和思想。一些学者非常自信，对土壤科学的未来充满信心；另一些学者认为前景不容乐观。

为了更好地阐述土壤学未来的各种观点，我邀请了来自世界各地的98位土壤学界的同事，请他们用大约1000字的篇幅陈述他们对此问题的看法。我感到需要一篇论文来引发悲观派（土壤学已经没落）和乐观派（土壤学的前景比以往都好）之间的辩论，并以此作为在美国费城举行的第18届世界土壤学大会的序言。

这些土壤学家来自各大洲，有着不同背景，他们当中有的年轻、有的年长；有的从事土壤应用研究，另一些从事土壤基础研究。他们紧密合作，为土壤科学的发展做出了重大贡献，非常值得我们敬重。我们通过650封电子邮件和认真细致的编辑工作，才使来自28个国家的55位土壤学家的观点在本书中得以体现。这些学者在全球各地区的分布不均，我们发出邀请后，一些地区的学者很快回复了关于土壤学未来可发表的的文章，而另一些国家或地区的学者没有回复或者失去了联系。这是非常遗憾的，不过也许他们正忙于其他更重要的工作，我们希望他们正在从事的工作相对于他们提出关于土壤学未来的个人观点而言更有价值。

我衷心感谢所有作者对本书的贡献，感谢他们能及时寄来文章。感谢大卫?登特博士编辑序言和结语，还要感谢我自己的一些工作（在阅读其他论文之前做出的）。

我相信本书一定能够达到我们预期的目的：它将被业内人士阅读，更重要的，我希望本书能引发一些思考。如果幸运的话，也许以上两个目标都能实现。如果不能，请尝试思想者的姿势，但不要过长时间的凝视。

Alfred Hartemink

Deputy Secretary General IUSS

Amsterdam-Wageningen,April 2006

（张红振译）透过野外望远镜看到的土壤科学

Darwin Anderson

（Department of Soil Science, University of Saskatchewa, Saskatoon, Sk, S7N 5A8, Canada. E-mail：andersd@https://www.360docs.net/doc/a514829531.html,ask.ca）

被邀请就“土壤科学的未来”作评述，是讨论土壤科学发展趋势和走向的好机会，也是把我所想和与我的同行们讨论的东西付诸于文字的机会。我没有专门去阅读有关土壤科学未来的文章，也没有太多的统计资料来讨论。本文只是我个人的想法和观点，一个有着40多年研究经验的土壤学家基于经验对未来的看法。

可以用3个带“镜”的短语来比喻土壤科学的发展。第一个短语是“通过镜子来看黑暗”，这是由传教士司徒保罗想到的，看到的是一个模糊或不完美的世界。由于个人经验的局限性，我的观点未必很完美，但对未来的希望是清晰的。第二个短语是：“透过玫瑰色的眼镜看世界”，也许看到的并不真实，带有一点点幻想的味道。我相信土壤科学的未来也不是这种情况，尽管很容易做到。我更喜欢的比喻是“野外望远镜”或“双筒望远镜”。野外望远镜把整个地形视野内物体拉近放大以便观察研究。它们关注感兴趣的物体，那仅是大千世界的一个部分。野外望远镜是一个很贴切的比喻，因为土壤科学是一门在复杂和神秘的自然界中研究真实土壤的科学，我讨论的主题是这门有价值的自然科学必须继续下去，甚至需要走得更远。

土壤及其研究和建立于其上的文明一样悠久。一个较大的问题也许是，土壤科学是否依旧被认为是自然科学的一个分支？土壤科学家是否仍将继续从事他们的研究？也许是自身的历史和传统束缚了土壤这门科学。如果土壤科学有父母的话，那很可能是化学和地质学。土壤学科早期的成功来自于矿物学、气象、土壤形成、土壤分类、土壤化学和土肥学。今天，正如在《科学》杂志“土壤：最新前沿”专题的几篇文章中指出：土壤学科的焦点是土壤和生态过程，包括土壤和人类。

在最近的会议上看到一些做了深入研究的论文，其内容正是我关注的根源。这些文章是生物学家或生态学家提供的，对土壤有新的看法，主要是关于土壤生命及其和地上生态区的关联。这些科学家们正在探究过去对他们曾是黑匣子的土壤。包括土壤学家在内的科学家要在更广的视野内研究土壤分层、单个土体和地形等，这些都是很好的研究材料，可以在大范围内引起有意义的讨论。

土壤的多孔性是我大学最近一个报告的主题。多

第1期“未来土壤学”一书翻译全文97

孔性已经有明确的定义，它可通过体积密度等来计算。过去我们忽略了土壤的孔隙以及在这个土壤生命空间中的水膜。孔隙是土壤中最活跃的部分。

最近几十年，由于尖端技术在土壤物质识别及测量中的应用，土壤科学取得了很大的进展，如化学和生物化学方法在土壤腐殖质的研究中得到了成功的应用。固相核磁共振和各种同步加速器光谱等方法也不断涌现。我们注意到这些新方法还在应用的初始阶段，它们的精确性是研究的重点。在新方法得到充分验证后，新技术的应用必将硕果累累，与土壤相关的团队和条件对比将成为主题。取得的进展必须基于全新的理解而不仅是发表的论文。

为解决实际的问题，要求土壤科学家把科学工作与政策及规章的制定联系起来。氮素管理和土地开发是过去几十年中很好的例子。如何应对全球变化和对更为具体的《京都议定书》国家计划的响应，就是当前的挑战。政策制定者要求对比土壤调查地图和数据，对温室气体排放量和碳储存量做出尽可能的最佳估算。在科学还无法随心所欲的时候，估计是需要的。重要的是这方面的专家应该参与进来，否则仅有其他方面的专家是不够的。

在和其他领域的人交流土壤学科时，我们土壤科学家要做得更好。如果要使土地和它的生态可持续，人们就必须了解和重视土壤。Hans Jenny (1984) 在“土壤，我的朋友” 一书中提到，土壤科学家经常说着多数人不懂的行话，过分强调技术细节。土壤的全面功能、美好神秘和我们对它的敬畏都不是我们谈论话题的内容。同学们描述我大学里最好的土壤学老师之一是能把一门枯燥的课程变得生动有趣，这是相当大的成功，即使有时他会有一些否定土壤的看法。在已经提及的“土壤：最新前沿” 里，Mc Neill和Winiwarter (2004, p.1629) 写到：“土壤生态系统确实是人类生命的基础，但缺乏魅力”。将来，土壤科学家必须超越我们的许多技术成就，把土壤学变得更有趣、更生动、更重要，不仅对我们自己、我们的学生，也是对更广泛的学术界以及更广范围的团体。这是一个艰巨的任务，但这个挑战值得努力。

（姚春霞译）

土壤科学的未来

Olafur Arnalds

(Agricultural University of Iceland, Faculty of Environmental Sciences, Keldnabolt, 112, Reykjavik, Iceland. E-mail：oa@lbhi.is)

人类文明深深植根于土地及其利用，而土壤科学作为一门学科却非常年轻，它开始于不到2个世纪前，和地理学、地质学、植物学紧密相连。作为食物生产载体的土壤很快成为土壤科学的焦点，同时也成为农业科学的支柱之一，如今仍然坚固如初。致力于农业科学的大学以各种各样的形式开设了土壤科学。20世纪二战中在欧洲和世界上其他许多地方包括美国在内，食品安全成为土壤科学发展历程中的主要影响因素。土壤科学部分的和农学，土壤耕种整合在一起。在这个阶段，土壤科学的许多领域都取得了巨大进步，如在化学、物理学、矿物学、发生学、多样性和植物营养等领域。工业化国家里关于食品安全的研究也取得长足进展。通过把其他的国家资源以各种补贴的形式转向农业也保证了足够的粮食生产。但这种努力没有确保所有人都有足够食物，在许多欠发达国家的农业上还有一些负面效应。

目前的状况

当前需要好好考虑土壤科学作为一门学科的作用和地位。我们关注它是因为许多领域在大学课程的基础上进入研究的学生越来越少；在各种环境科学和任务中，其他学科的科学家在从事着土壤方面的课题；大学里已有土壤科学系的教研人员减少和学生规模逐渐萎缩的不妙势头。

当在工业发达国家食物生产不再是个安全问题时，以耕作为导向的土壤科学响应却很慢。土壤科学是否缺乏适应变化的动态性？至少部分是的，土壤科学作为一门环境科学没有起到应有的作用。我认为土壤科学有点拘泥于农业，也许从理解的角度来看，粮食生产曾经是世界上最大的工业和社会文化的基础之一。然而，土壤科学经常把土壤看成自己的一切，而不是为人类提供服务的生态系统的一部分，例如水循环和营养循环，更不要说是植物生长了。在考虑天然或半天然的森林覆盖区域和用作放牧系统时这一点尤其正确。

值得注意的是，在国际会议中很少关注土壤是如何作为资源的，尽管它很重要。联合国沙漠化大会是建立在区域开发政策而不是合理的科学背景之上，而且它受到了一些概念性问题的影响。土壤在全球碳循环中非常重要，然而对土壤的关注直到联合国气候变化框架公约(FCCC)颁布后才慢慢出现。毫无疑问，在理解全球碳循环，并提供方法来减少大气中CO2水平等方面，如通过在生态系统中储存碳和生产生物燃料，土壤科学家将扮演越来越重要的角色。但土壤学界也需要提高土壤在国际环境和政治关系中的名声。

土壤科学将来会有什么？剪掉将土壤科学系在农学身上的脐带，让土壤科学更为成熟的时机来了。土

98 土壤第39卷

壤科学应该在大学里拥有自己的一席之地。这样，它才能满足其他学科对土壤科学知识的多种需求。新的学科前沿包括微生物学、生物化学，它们正致力于研究生物多样性、土壤-植物交互作用和化学品在生态系统中的归宿。人类健康问题要求更多的行动来联系土壤和地球化学，而在世界的绝大部分已经要求更加关注土壤和水体保护问题。随着土地严重退化面积每天增加，今天生态修复这个发展最快之一的方向会变得越来越重要，在这个学科中，土壤科学扮演了主要角色。为应对全球变化和维持生物多样性，土壤科学会保持重要地位。将来要求土壤科学家以专业身份，更多地与其他学科交互研究来获得对地球生态系统更全面的理解。

随着人口的增长，一个重要的问题是人类对土壤和水资源的压力在增长。这种威胁是巨大的，这是有文献记录证明的，包括有机质和肥力的损失、风蚀、污染、市区开发的损失、土壤功能和作用的丧失（如影响水的存储、营养循环等功能）。即使土壤科学家很好地表征了这些问题，他或她也没有把这些信息清楚地告知公众和行政部门。土壤未来的健康要求土壤科学家更多地参与可持续发展，我们需要和评审发表刊物一样经常评估这类服务。土壤科学的未来会在为我们地球居民提供科学努力和服务上有新作为。

（姚春霞译）

土壤科学的未来

Dick Arnold

(9311 Coronado Terrace, Fairfax, VA 22031-3835, USA. E-mail：ct9311@https://www.360docs.net/doc/a514829531.html,)

我们慢慢意识到地球不会理解人类的好意，也不关心我们是否存心伤害她，即使我们承诺不再这样做，地球也已通过能量和物质流记录了各种行为。这就是一切。

说起物质流，你曾经考虑过体内的碳原子是可循环的吗？在来到我们身体之前它们在哪里？在这之前它是完全不可知或不确定的。所有有生命和无生命的东西不断地在形成我们星球的生物地球化学循环。远古时代，它们在几乎不受人类活动影响的情况下存在着，但现在这种情况已不复存在。

现代文明依赖于陆地生态系统的有节制开发。对物质的过度需求甚至贪得无厌超越了对食物、饲料、纤维和燃料的基本需求。这种过度的消费模式现在弥漫在整个文明中，我们开始承受“全球公民的悲剧” 造成的阵痛。这种人为的环境，通常因灾难性的自然事件而恶化。所以，现代文明面对的挑战是如何使人类发展的需求和大自然的承受力和谐统一。

社会需求和自然资源之间可持续的协调普遍地受到了破坏。自然景观在空间和时间上由杂乱无序的成分组成。自然生态系统是由对外部力量的反应并依靠内部过程的交互作用迅速形成的一个动态，类似平衡的系统。这个系统的稳定和生态的持续性联系在一起。大多数人为的环境丧失了曾经支撑着它们的自然生态系统作用的平衡。

侵入性的农业、畜牧和林业严重扰乱了自然生态系统。在自然条件下土壤的再生能力弱于或慢于现代社会的需要。当土壤承受的压力超出它的恢复极限，没有巨大的外部作用，他们就不能恢复到以前多产的状态。在生产、分配和消费的网络中，农业一直作为基本活动连接着整个社会系统。可持续农业的根本在于一个健康的资源基础，一个生产与系统维护之间平衡的关系。

土壤科学在生态学和经济学领域同时展开，每个领域有着不同的时间进展表。科学和社会学的诸多方面对土壤科学的实用性和价值有着关键作用。土壤的角色可被看作多种功能中一套交换的体系（贸易），这些土壤功能是由现代社会决定的。如果在以后几十年中，社会不够重视保护性、合理地利用土壤资源，那么这种交换体系可能使我们走向“全球公民的悲剧”。然而如果能利用这种交换体系来维持和继续这个星球，那么这将是传播土壤知识和学问的黄金机会。

我们是怎么学习事物的？语言、视觉、声音、触觉、味觉和感觉如何成为我们的一部分？为了学习我们必须通过心理和生理反应，将其转化为信息，在合适的环境中拥有它。如果知道更多关于我们是如何学习的，那么我们就可能教得更好，以方便别人的学习。

你和我都知道土壤不是人类，但我们仍然时不时地要给他们一些人类的特征。

喂，这儿的人们。你们知道我是谁？我是地球的地膜。我是你们的保护膜，你们的缓冲，能量的媒介，水和生化成分。我是你们生命的支撑，你们元素的最终源泉，大部分生物的栖息地。我是支持你们的基石，你们神话的摇篮，你们最终归宿的尘土，我是土壤。

土壤是如此普通，很容易想当然，以致我们很少意识到它们的许多特性影响着我们的日常生活。其实土壤是复杂的系统，同样拥有大多系统的共性特征，包括：保持力─一种能维持现有条件的能力；滞留时间—储存和释放化合物的容量；生产力─作物生长和产出的能力；弹力─从破坏中恢复的能力；响应性─对外部变化反应的能力；适应性─和特性相关的使用

第1期“未来土壤学”一书翻译全文99

多样性；持续力─个交互作用的动态平衡。

如果我们知道正确的知识，就应该能够用这知识来做正确的事情。然而，从知识到行动经常是个很大的跳跃。林语堂说：“如果受到暗示就不要害怕跨过一大步。你不能通过两次小的跳跃来跨过深坑”。

作为土壤科学家我们有责任和义务来帮助人们理解土壤。在这些关于土壤学科未来的著作中你会发现有许多引人注目的想法。我们需要继续解释事实和环境─这是要做的正确的事情。

（姚春霞译）

土壤科学的未来

Philippe Baveye

(Department of Crop and Soil Sciences, Bradfield Hall, Cornell University, Itbaca, New York, 14853, USA. E-mail：Philippe. Baveye@ Cornell .edu)

土壤科学正陷于危机中。每隔不了几个月，好像就有一个土壤科学系改成了另外的名字，“土壤”不见了。越来越多的研究者也在劝说用最近出现的称谓如“超土壤学”或“危急区域科学”来代替过时的名称“土壤科学”。这些趋势伴随着土壤科学节目观众的急剧减少（Baveye等，2006）。1992年和2004年研究生调查结果显示，过去的10年里美国和加拿大大学里登记的土壤科学硕士和博士课程平均减少了约40%。其他国家也出现了同样的情况。就出版物而言，尽管过去20年里在与土壤相关刊物上发表的文章每年以指数增长，但只有不到15%的文章是由带“土壤”或“土壤的”研究机构成员写的。很显然，所有这些统计数据说明了土壤学科正在以令人警觉的速度失去市场份额和知名度。

如果这种趋势持续下去，很快会发生一种情况，即只有工程师、生态学家、化学家和物理学家会阅读和土壤相关的刊物。他们目的明确，但缺乏关于土壤科学的适当培训，尤其缺乏对土壤复杂本质的真正理解。化学家会继续运用化学定理和更复杂的分析工具研究土壤，其他人同样会从他们自己学科的优势来研究土壤。他们很大程度上会重复一些土壤科学家10年前所从事的工作，当时的土壤物理学家在玩弄玻璃珠子，土壤化学家在研究他们实验室小瓶子里放了几年的“高级试剂”土壤，这些开发出的简单理论能应用于在比土壤简单得多的系统。然而，现在土壤科学家已经从这些落后的观念中解脱出来，认识到几乎所有土壤刊物都有交织复杂的物理、化学、生物及矿物学的内容，这就要求一个整体的方法和同时精通所有相关基础学科的技术。很可能涉足土壤刊物的非土壤科学家迟早会在他们的工作中遇到难以克服的障碍，最终也会需要一个整体的方法来解决。如果到那时我们的学科消失了，再来重新创造这个土壤科学可能需要几十年。

幸运的是，还有可选的措施能让土壤科学在不远的将来有个光明的前景。对过去学生调查分析和采访显示，目前土壤科学教育毕业生下降的一个关键原因是许多土壤科学家和一些学术团体坚持将我们的学科严格限定在农业范围内。Marbut（1921）清楚地阐明了这个近视观点的内在危险：“仅把土壤看作是农作物的生产者并采用几乎通用的尝试，而没有认为土壤本身是一个有价值自然体并值得进行所有对它的研究，这种观点对科学的危害可能比大多数人认识到的要多，毫无疑问这种态度妨碍了科学的发展”。大约在这一评述写完80年后，在许多方面它被证明愈发正确。

为呼吁我们学科超越它的农业界限，拓宽学科范围，并确保它有美好的将来，有许多事情可做。实际上，不同领域的人已经朝这个方向前进了。

行动的第一步是关注学生在大学以及之前他们早期学习所有阶段的教育。最近，我们中的一些人在北美开始教低年级的本科生课程，题目是“土壤和文明”，或是类似的名称。这些课程以令人惊奇的热情被不同专业学生接受，包括美术、艺术和科学专业的学生。这些课程给学生介绍了许多历史文明的繁荣与衰落，适当使用或滥用土壤和土地资源之间的紧密联系。学生们惊奇地发现土壤会以许多方式直接影响他们的生活，而不仅只是农作物的生产。同样的信息应该被传递给更年轻的学生，在幼儿园就要开始教育。

除了教育行为，许多非农业的主题研究会戏剧性地提高我们学科的知名度。人们在思考现在的主题环境问题，如全球变暖，是否有足够的地下水资源等，这些课题值得更多土壤科学家参与进来，因为土壤在这些问题中扮演了关键角色。土壤科学家也可对其他的问题做出重大贡献，不应该都留给非土壤科学家去解决。一个好的例子是城市土壤的污染。到目前为止，世界大部分人口居住在城市和郊区，人们潜在地暴露于附于土壤的污染和病原体中，通过一系列传播途径如吸入、摄取和皮肤接触，或者直接通过土壤接触传播，或是土壤产生的灰尘到达人类的居室，或者在土壤里复制生长。

现在，土壤科学家应该进行更多深入研究的另外一个领域是土壤、动物或人类健康之间的可能联系。致命的、抑制再生的疾病如羊身上的“痒病”，人类的CJD病和鹿的慢性消瘦病（CWD），尤其令人感兴趣。

100 土壤第39卷

在爱尔兰、斯洛伐克和克罗地亚，分别对“痒病”，CJD 和CWD进行了具体的调查，结果显示了这些区域的土壤中Cu含量显著低于平均值，而Mn含量显著高于平均值，研究者猜测这种不平衡可能与疾病的发作有紧密联系，他们对其他疾病也做了同样的观察，然而几乎没有土壤科学家涉足这些他们本可以做出重大贡献的研究。

我坚信只要土壤科学家敢于超越他们过去自己强加的界限，土壤学科会遍地开花，超越过去30或40年前的状态─那个繁荣的“农业”时代。

（姚春霞译）

管理非洲农业土壤：土壤科学的未来

Mateete Bekunda

(Faculty of Agriculture,Makerere University, P.O.Box 7062, Kampala, Uganda. E-mail: Mateete @agric.mak.ac.ug)

在非洲次撒哈拉（下指非洲），土壤科学的未来与这块大陆的明显特征息息相关：贫穷而高度集中的农民，通过落后的工具在天生贫瘠的土壤上耕作，支撑着民族经济。总的来说，这些因素导致了土壤退化，非洲对土壤衰落肥力恢复的需求就类似于40年前亚洲的绿色革命。

有一些技术可用来减少或克服这种退化。包括覆盖，地带划分或对作物施推荐的肥料、维持肥料推荐值，使用经济的无机肥、作物残余物和修剪的枝芽还田、汲取土壤深层营养，生物数量转变，使用农工综合的产品和废物以及采用基于生物氮固定的系统等（Nandwa和Bekunda，1998）。非洲农民为何不采用这些技术？

对这个问题，没有简单或唯一的答案。有土壤科学自己“未完成的”任务，也有其他复杂交织的因素所导致的目前的土壤利用水平。“未完成的” 任务包括信息和数据的产生、加强已沿用多年的科学和管理上的创新。有三个方面可以说明这一点。

第一个是作为生态和地貌的一个特性，非洲土壤变化多样，但这些没有按比例绘成地图以允许基于多样性的干涉。分类学研究所定义的这些土壤实际上已经勘测，包括1:500万的FAO世界土壤地图，这在许多非洲国家仍然是主要的参考对象。土壤科学必须将自己定位于高级地形科学及应用（Shepherd和Walsh，2006），在多尺度上通过使用遥感和地理信息系统 (GIS) 工具，可以快速按比例构建土壤诊断地图，对多样性进行正确评价。然而在田间尺度上，这一系统可能因为粗线条而对微多样性不敏感。

第二个是非洲的营养损耗是令人警觉的，但在操作上有不确定性，因为“在热带，完全缺乏确定范围的数据” 用在计算营养流失的工具中（如NUTMON）。这些工具同时也为主要营养开发，一些系统在可交换基础和微营养方面仍然有问题。土壤科学需要研究这些问题，因为它们限制了工具的适用性，这些工具能为土壤营养管理和策略预先做出推荐。

第三个是在20世纪90年代以前，大部分土壤研究得出的结论来源于在研究站进行的试验或是在理想化现场的条件下，并由研究者专门管理得出的。这些结论是不全面的，因为得出这些结论的管理和分析没有体现小农经营的不确定和风险，以及资源稀缺的环境。土壤科学必须加强同农民的分享，因为作为技术方案只有适应当地的环境才可被采用。

建立在科学基础上的生物物理措施要和农耕相连。农民意识到地里发生营养流失，但只有在他们支付得起或有酬劳时才会改善这种状况（Scoones，2001）。在非洲许多地方，正是农民的低收入和高昂的农耕投入费用对土壤造成严重的威胁；农民仅用锄头耕作支付不起为土地施肥，更无法实施足够的土壤保护措施来恢复肥力。政策和环境对于引导市场工作及公众投资农业的方式非常重要。

所以，科学和开发之间的连接是很重要的。和非土壤科学学科的整合，有助于提出更多有社会和经济效益的土壤肥力管理方法。只有这样土壤科学在农业生产中才有一席之地，要对提高产品和收入做出贡献，因为这才是看得见的，不能仅从自己的目的来提高肥力。

解决上述问题的一个障碍是没有能产生足够知识和革新的研究系统，并有效地利用土壤管理的机会来传播给农民。这种有限的能力是制约非洲土壤科学的主要因素。

非洲农作物科学协会通过2年1次的会议将农业科学家聚集到一起，讨论分享这片大陆在提高农作物产量和食物安全方面取得的进步。最近一届是2005年在乌干达的恩特北市举办的，有约327名科学家列席。在274篇会议论文中，只有22篇是土壤科学领域的（占8%），大部分是关于测试作物的生物鉴定，这反映了基础土壤科学研究的匮乏。国际国家农业机构进行的研究估计，在7000 名NARS研究者中，来自22个次撒哈拉非洲国家的土壤科学专家所占的百分比约为5% ~ 10%。他们中的许多人没有必需的研究生资历来从事高质量的研究。如果土壤科学要在提供方案解决束缚粮食生产方面处于领导地位，就得努力把客户和研究者比率降低，确保土壤科学专家和他们进行一致

第1期“未来土壤学”一书翻译全文 101

的合作活动。

非洲的土壤服务基础设施数量有限，质量也不稳定。由于国家对研究投入的资助有限，非洲研究实验室的装备和机能更多地依赖于研究者的技术。全球范围内研究资金减少的趋势将会使这种状况更糟。薄弱的基础设施阻碍了学生从事土壤科学的愿望，资金匮乏导致功能和产量低下。

必须认识到为了迎接这些挑战，土壤学者要有考虑成本的能力，土壤科学的未来依靠于提供如下证据：和连续扩散土壤衰退造成的损失相比，在这些研究中投入的成本是相对较低的。

（姚春霞译）

土壤科学的未来

Winfried E.H. Blum

(University of and Applied Life Sciences(BOKU), Vienna Peter- jordan-Str. 82,1190 Vienna, Austria. E-mail: herma@boku.ac.at.)

即使基于过去的推断，对未来的预测也是在碰运气。然而，还是要尝试从3个不同的方面来预测土壤科学的未来：

土壤科学和社会

土壤为人类和环境传输物质和服务，例如为食物生产提供所需的生物、饲料和可更新能源，滤除、缓冲、净化地下水和空气，包括C的吸收、大量有机体的维持、生物多样性的保证等。反过来，土壤可能也是有害的，如向大气释放微量气体导致气候变化，通过水把土壤固体迁移到地表水中，通过风蚀、皮肤接触和呼吸摄入，影响人体健康。土壤保护了考古学和古生物学的遗迹，这不仅可以研究地球的成因，也是一种文化遗产。

将来仍有两个主要趋势：在食物匮乏的国家，只要这种匮乏还存在，土壤科学主要就将致力于解决土壤肥力问题。不幸的是，这种威胁在非洲、亚洲和中南美洲都不断增长；相比较，在食物供应充裕的国家，土壤科学将逐步致力于环境和文化问题，例如保护食物链不受污染、保护地下水资源、保护空气和人类健康、也保护作为文化和自然遗产的土壤，因为洁净的食物、水和空气是健康环境和保证人民长寿的基础。除了这两个主要趋势，在工业国家土壤的其他方面也比较重要，例如土壤对考古的年龄测定以及土壤科学对具体社会和经济需求的作用。

在未来的20 ~ 30年，这些特点不会有太多的改变，因为人类社会对土壤作用和功能的理解不会有太多的提高，因此不要期望土壤科学会对人类社会和环境有太多贡献，除非发生诸如严重的洪涝灾害、人口爆炸或其他大的事件，但都不会有长久的影响。

土壤科学与其他科学的联系

土壤科学在一个多世纪前就从农业化学和农业地质中发展起来，现在仍被广泛认为是生物生产的支持科学，尤其是农业和林业。然而，由于新研究思路的发展，再加上由其他科学，主要是基础物理-化学、生物化学开发的特殊分析仪器的使用，土壤科学已经发展成为非常具体的学科，在不同层面上开展研究。如岩石硬壳风化的各个方面，从宏观的如区域土壤制图、土壤分类到微观的土壤粒子以及它们在纳米水平上的反应。因此，土壤科学已经划分为不同的特殊研究领域，但也面临着对土壤整体失去追踪的危险。

与此相比，地质学通过近20年的发展已经完全可以和土壤科学抗衡，例如，在环境地质领域和最近才被命名的农业地质领域，这个名字是一个多世纪前土壤学自己刚成为一门学科时舍弃不用的。所以，土壤科学要和地质学比赛，很有可能也会和其他学科比赛，尤其是生物学、生态学和计算机科学，同时只有通过和这些学科密切合作才能维持自己的存在，才能证明土壤科学能够在理解陆地和水生系统的功能方面做出贡献。

作为科学的土壤本身

土壤科学不仅研究矿物学，土壤成分的物理、化学（尤其物理-化学的）和相关过程，也研究生物的土壤成分和相关过程。在与化学、物理以及其他科学相比时，如果忽视它们也已经细分为许多非常具体的科学领域，那把土壤科学作为基础学科是很难理解的。

在近10 ~ 20年里，由于不断增强的专门化，土壤科学可能逐渐失去了对土壤的整体理解，只是在具体方面或对土壤粒子进行了彻底的研究，如细到纳米水平的分子建模，但丧失了对土壤功能全面的追踪。土壤科学也因此很难在其他自然科学领域中维持自己的存在，例如当问到土壤科学的具体研究目标是什么。举个例子，土壤科学仍要解释有几个不同的土壤分类系统，但没有土壤在世界范围内统一的分类标准，例如有关土壤类型和土壤子类型的定义。这说明土壤科学不能在全球或区域范围定义自身的研究对象。许多科学家，或是自封的土壤科学家，并不具备土壤及其功能的总体知识，只是专门从事独特的土壤性质和过程研究。

未来土壤科学中这些专门领域的发展在很大程度上依靠于其他学科，分析方法和操作工具则要依靠如物理学和物理化学等的开发。作为地球外壳的一个三维实体，土壤只能寄希望于将来它的过程和功能会被

102 土壤第39卷

理解，并保留自己的目标，即使考虑到土壤科学的高度专业化。

（姚春霞译）

土壤科学的未来

Ole K. Borggaard

(Royal Veterinary and Agricultural University, Thorvaldsensvej 40, DK-1871 Frederiksberg, Denmark. E-mail：Ole. K. Borggaard@kemi. kvl.dk)

放眼全球，持续有效地利用土壤将是未来土壤科学的一个重要挑战。我们的研究工作应该集中在对方法的探索上，这些方法应能够清楚明确地描绘出与诸如农作物的种植、大气和水源的保护、生物多样性的维持、文化和自然历史遗迹的保护等多种用途相关的不同土壤的利用潜力和限制因子。我们应该创立精确测量土壤脆弱性和有效修复退化土壤的方法。与研究方法同样重要的是，所有这些研究成果都应清晰、有效地传递给计划制定者和执行者，以确保他们所获成果能得到贯彻实施并惠及土壤用户和整个社会。应当鼓励土壤科学家将研究成果传递给实践者（普通劳动者）而不仅仅是他们的同行。为保证观点平衡和最佳传播效果，土壤科学家应做好与经济学家、人类学家及传媒专业人士进行合作的准备。但为了避免自己的成果被误传、失真和造成混乱，我们在传达信息时一定要把握清晰和准确的这个度。换句专业的话说，那就是与其他学科部分重叠区域应被认为是未来土壤科学需优先关注之处。今天这些优先关注之问题的部分研究工作已展开，但尚处于起步阶段，需要进一步的加强和关注。

增加生物量的产量

为了改善非洲撒哈拉沙漠南部地区一些发展中国家人民的生活条件，需要更多有效的方法增加和维护经常遭受的多种养分的短缺、降水量的不稳定、虫害的频繁发生等多因素限制的土壤的生产能力。但由于该地区严重缺乏资金，所以科学家们应尽可能地发展基于当地资源的相对较便宜的解决办法。另一方面，由于当地土壤的特点与温带地区有很大的不同，加之我们对许多热带土壤的脆弱性和缓冲能力缺乏足够的认识，所以今后我们的研究工作应在这方面着重加强。

特殊地点的土壤利用

土壤经精心培育后能生长多种独具风格（高价值）的高质量商品，如高健康标准的蔬菜、优质饲料和具特殊性质的木材等。酿酒业也是土壤高价值应用的一个典型行业，该行业中多年来形成了一个共识：酒的味道与当地土壤的类型息息相关。然而，我认为研究土壤-农作物相互影响作用要比研究土壤-酒相互作用的项目要好得多，因为相比酒质量的衡量标准，农作物品质测量的标准要客观得多。

土壤改良和修复

由土壤侵蚀、盐渍化造成的土壤退化或由有机、无机污染物造成的土壤污染需要用更为有效的方法进行治理。需要发展更好的原位和异位的修复方法和战略来优化清洗污染土壤中的重金属和有机合成剂。需要考虑为N、P所饱和的土壤的修复战略，因为多年来化肥的过量应用应引起我们进一步的关注。同时，为增加治理的效果，应增大宣传的力度，让人们更多地了解阻止土壤退化的知识，以使治理退化土壤的效果更为明显。

自然生物毒素

为了保护自身免遭细菌、昆虫、动物和其他活体有机物的侵袭，很多植物都会分泌毒素（自然杀虫剂），这些毒素一般都具毒性高、有致癌作用或有对生物体其他负面的影响。由于人们对有关土壤中这些化合物行为（吸附、迁移、残留）的知识了解较少，所以我们应提高对它们的认识以保证水和食物的质量。更为重要的是，我们对这些自然毒素和许多复合杀虫剂的降解产物（代谢物）的毒性知识更加缺乏，这就给水和食物的供应带来了安全隐患。事实上，当我们关注的焦点从来源转到效果的时候，未来对天然毒素和有机合成剂（如杀虫剂）的区分可能就被淡化了。

土地利用方式的转变

我们更多的注意力应放在植树造林、湿地恢复、传统农业向生态农业的转变及其他土地利用方式的转变上，以提高对这些改变的认识程度和避免对生态系统所带来的负面影响如大气和水体的污染等。作为对土壤利用方式转变的响应，新建立的植物群落会把天然毒素带到并不适应这些毒素的新的生态系统中，对新的生态系统来讲，这种毒素就变成了外源毒性污染物。例如，在丹麦和其他一些国家的很多废弃的农业土壤中生长着大量的欧洲蕨，可以产生大量的致癌物质ptaquiloside而威胁地下水和饮用水的质量，因为ptaquiloside在土壤存在时间较长且易于移动。而且，转基因作物的引进可能会导致了一些不明行为和效果的毒素释放在土壤生态系统中。

土壤-作物的交互作用

土壤-作物之间的交互作用已是常识，但其确切的作用机制却并未为人所完全理解。有关于许多植物如各种品种的树对土壤的确切需求的知识仍然十分的缺乏。在土地利用方式发生改变的地区确保生态系统的

第1期“未来土壤学”一书翻译全文 103

稳定就显得尤为重要。

土壤质量的概念

10年前，土壤质量的概念还仅局限于土壤本身，然而，今天土壤质量的概念已经走向多功能化，若仍然按照原来的概念，操作起来就显得有些困难。因此，集中施肥的土壤能为植物生长提供良好的环境，但土壤的其他方面的功能，如保护地下水免遭氮素的污染，就被弱化了。而且，这些概念的制定是有一定标准的，这些标准是一脉相承的，并且有时会带有一定的主观性。发展一个概念有时是具有挑战性的工作，一方面要求概念要有综合性和可操作性，另一方面还要处理变化多端并经常是有功能冲突的情况。如果按照这个标准衡量今天的土壤质量定义有困难的话，我们就要对土壤质量进行重新的定义，使其听起来更科学并符合客观的标准。

附语

对于土壤，还与很多需要我们去深入了解的，如土壤的组成（土壤矿物、有机质、土壤溶液和土壤空气）、土壤过程（酸化、腐殖化、黏粒迁移、灰化作用和风化作用等），各种土壤中碳、氮的固定作用；水盐的运移等。有机无机胶体的运移机理和它们担当污染物载体的原理是现在须加强研究的主题。另外，土壤分类的方式也应做进一步的研究，以便达到简化名称和友好应用的目的和用更加直接的方式来处理人类活动的影响。

（郑茂坤译）

土壤科学的未来

Johan Bouma

(Spoorbaanweg 35, 3911 CA Rbenen, the Netherlands. E-mail: Joban.bouma@planet.nl)

土壤科学同其他任何一门学科一样，它的发展情况也要看我们这些土壤科学工作者将来会做什么和不会做什么。尽管从根本上来说我对土壤学的未来感到乐观，但是从目前所看到的土壤学研究来说，我觉得还不应该过于乐观。目前，土壤学的各个领域（比如土壤物理、土壤化学、土壤生物学和空间统计）过于分散，并且都以自我为中心，就像一个个离散的原子一样。当然，我并不是在质疑它们的科学质量和学科设置的恰当性，我主要担心的是这些不同的领域再也不能够很好地整合在一起来发挥力量。但是，如果要想让土壤科学在国际上一些大的且需要多学科合作的项目（比如，土地利用、气候变化和水资源利用这3个土壤科学可以发挥作用的项目）上成为被认可的成熟合作者，那么在土壤学中这些不同的研究领域就应该相互整合在一起，但事实上却没能这样。国际科学委员会（ICSU）很明确地指出：“科学就应该让所有人受益，同时科学知识应该和政策制定有效地联系起来”；该委员会的目标就是要加强世界各地的科学为社会服务，并且组织了许多大的、多学科交叉的国际研究项目。在这些项目中，土壤科学应该更积极地参与其中。目前，一些国际的、国家的和地区的组织正逐渐加强这些基于决策支持的多学科交叉研究项目的组织和推动。

目前存在的一些问题

从目前报道的一些工作来看，土壤学的研究还是非常的自我为中心，对于一些涉及到政策和学科交叉的内容被土壤学者认为是非科学的和妥协的。因此，在我看来，我们的一些研究行为同ICSU和其他的一些资助及政策机构的宗旨缺乏相互融合，列举以下几个方面：①目前，空气质量和水质量已经被明确地定义，并在环境法规上体现，而土壤质量仍然没有明确的定义。这意味着土壤信息不能够如我们期望的那样有效的传达。②有位著名科学家最近总结认为一些被广泛运用的土壤侵蚀模型，由于缺乏基础的土壤数据，最终得到的还是经验的结果(Stroosnijder, 2005)。这无疑是对这个学科的科学要求的一个严重挑战。③在欧洲，保护水质的管理手册很大程度上并不考虑土壤方面的专业意见，而仅仅关注农业管理方面。但事实上，土壤可有效地控制着水体质量并且应该成为水质管理的基础。④工程学者、生物学者和地理学者广泛地挖掘我们的数据库并运用土体转化方程来满足他们的综合模拟的要求，但是在这个过程中，土壤学者往往无法介入。⑤在一些著名的作物生长模型中，往往有非常详细的植物生理方面的子模块。但涉及到土壤子模块，比如，倾斗式方法，却非常简单，这种不平衡的模型并不能很好地反映土壤学的专业思想。在一些综合性的环境模型中也同样面临土壤子模块过于简单的问题。

机遇

我们似乎已经失去了19世纪确立的土壤科学的根基，那就是将土壤视为自然景观中的一个生命和自然体，同时自然景观也是定义土壤物理、化学和生物学过程动态变化和相互作用的一个基础。土壤分类注重于自然土壤，因此在研究土地利用时它的局限性体现出来了。但是，土壤调查可以拓展到土壤管理对任何一个土壤系列的作用上 (Bouma, 2005)。那么在未来，土壤科学将面临怎样的机遇，而我们应该怎样提升自己去抓住这样的机遇？我已经在其他场合建议过

104 土壤第39卷

需要对我们的研究方法做根本性的改变（Bouma, 2005），在此，我不再赘述。我现在建议的是我们此时应该关注目前不断涌现的一些具体的机遇。

在欧洲，环境立法方面给了土壤学发展新的机遇。最近出台的针对分水岭的全面水管理指导方针。以确定一个自然景观和分水岭范围内的水和化学物质的三维通量作为定义土壤过程的开始，结合土壤和水利学专业知识形成新的水土学科（Lin 等, 2006）。在荷兰也有类似的情况，空间规划都要基于“三层次模型”，它将地质学、土壤、水以及相关的生态条件结合为第一层次，将交通和基础设施作为第二层次，将居住房屋作为第三层。其中，第一层次的开发大部分都需要土壤学者的参与。最近刚通过的欧盟土壤框架也为土壤科学提供了许多机遇。该框架是基于压力-状态-效应原则，反映了土壤管理措施与社会活动及行为的关系，因此为土壤科学提供了一个非常好的发展机遇。

如何提升自己应对挑战？

我建议采取5项措施：①从一个景观范围内的土壤过程的综合分析开始打破各领域之间相互独立的“原子化” 现象，并最终为形成新的领先学科提供发展的空间；②通过从隐含和描述性水平到先进的定量水平这些不同的知识水平来定义土壤学的专业内容，以此促进与交叉学科项目的联系（Bouma, 2001）。Bouma 和Droogers (1999) 在土壤湿度供应能力方面描述了这一措施的具体内容；③将土壤调查的内容从土壤系列的发生形态衍生到其物候形态，以此可以反映不同的土壤管理措施的效果；④运用大量的新颖的现代感应技术进行广泛的实地监测，而不要过于迷信已有的数据库；⑤通过现代信息技术，增加与同行、决策者和土地所有者的交流。

（章海波译）

工业社会中土壤科学的未来

Henrik Breuning-Madsen

(University of Copenhagen, Institute of Geography, Oster Voldgade 10, DK-1350, Denmark. E-mail: hbm@geogr.ku.dk)

以道库恰耶夫建立的土壤学为基础的土壤科学建立还不到100年。自从他定义了土壤科学这个概念以后，大多数全国性的土壤调查制图中已经把土壤学作为重点描述对象。直到最近，土壤调查组织的主要任务还是采集农业生产和森林的点源或面源信息。利用全国性的先进的土壤分类和描述系统，通过对特征土壤进行分析的方法实施的全国性的土壤调查工作已经完成。

在过去的几十年中，工业国家土壤科学的研究热点已经发生了显著性的变化，社会关注的热点已经从农业生产和森林培育转向了环境问题。其中的很多问题仍然可以在一个国家内部得到解决，而一些问题需要整合来自不同国家的土壤信息的方式加以解决。而且，许多环境问题相当的复杂，仅靠土壤科学家力量已经无法完成，需要与生物学家、化学家以及计算机建模方面的专家进行有效的合作才能解决。这种发展趋势使得土壤学家必须将关注的重点从增加农产品及森林的产量转向土壤环境问题如土壤污染、土壤侵蚀、碳固定和养分淋失等。

大多数环境问题非常复杂，需要细致的实验室分析、新的分析方法的研发和不同时空尺度的小区试验加以认识。另外一个重要问题是基于点数据向区域尺度（如流域或行政区）的推广。这样就产生以下几个问题：①如何用差值法获得最佳土壤图；②如何通过点数据的模拟推测结果，当然这些土壤分析的原始数据应适合于模型应用；③如何教育土壤工作者，使其对土壤数据转换成土壤信息图时有一个基本的认识，那就是他们的成果不仅能对市政管理者有用也要对县级、国家级甚至能为国际上的研究者们提供有益的信息。一些诸如养分淋失入海或大气污染等环境问题是不会遵守“政治” 边界的。国家级的电子土壤图的服务对象从单个点的测量扩大到区域尺度土壤信息的获取，但国家级土壤图的信息毕竟不全面，有时缺少必要的信息，这就需要加入测量点使其升级。因为各个国家的土壤图并不都是依据国际上统一的发生分类系统发展的，所以当在国家间的数据进行比较时，就需要发展一个国际统一的系统来兼容各国家的分类方式。WRB是一种全球性的土壤分类系统，但它在模拟点信息扩大尺度的问题上存在缺陷。形态发生学方法不能很好地适用于受犁地、施石灰、施肥和排水等人为影响严重的土壤。这些土壤的理化性质不能对形成土壤的原始成土过程进行必要的反映，也与WRB名称不符。在灌排土壤中，一些剖面的特征可能还保留有灌溉土壤的潜育土层，但其他的表达方式如暗沃/暗瘠表层在表征犁土层或石灰土层时就失去了意义。由WRB命名的土壤，其名字可能有误导、无关或模棱两可的信息。另一方面，WRB在一定程度上是基于一些难以测量的属性进行命名，所以不同科学家对同一剖面所进行的分类描述可能会是不同的。以上分析表明，要想绘制出在不同尺度上适应今天目的的国际土壤图还需要新的思想的产生。

为了能够建立区域环境模型，必须建立全国规模或国际尺度的土壤剖面和分析数据库。虽然一些国家

第1期“未来土壤学”一书翻译全文 105

已经建立了国家土壤数据库，但他们建库时并未采用国际通用标准。因此，有些国家就出现了因缺乏数据而建不起区域模型的问题，当进行跨边界模拟时，就必须建立相应的数据库以与不同国家的土壤图相匹配。为了处理此问题，我们不得不建立标准的分析方法以使数据的跨国比较成为可能。而且，土壤科学家应善于估测数据库中的丢失数据，因为如果一个模型需要加入的数据缺乏了，根据信息规则，其信息数据就能很容易地推测出。如果土壤专家能够根据数据库对未知数据进行推测，那将是怎样的应用前景啊。但在存储数据前，土壤学家应在存储数据的选择上达成一致。先前，数据库的存储数据主要集中在化学性质上，像水土保持等土壤物理性质的数据很少，尽管它在区域水模拟过程中也很重要。

政治上，把土壤作为像水和空气一样有限和脆弱的资源的观念与日俱增。因此，关于如何保护土壤和如何保持土壤的人为健康状态的讨论正在进行。土壤科学家在设计监控网的方式即网格监测和流域监控方法的选择上、收集和分析土壤样品的方法上以及根据土壤的现有人为影响状态所得出的结论中扮演重要角色。

最后，土壤科学家要在介绍遥感技术方面做些工作，这些技术涉及从卫星传感器到包括地形探测仪、地电设施和磁力仪在内的地面接收装置。遥感技术在精准农业中用处较大。依据土壤图施用矿质肥料和应用GPS技术对拖拉机的位置进行精确定位的事例已很普遍。用遥感数据可以校正传统土壤调查得出的土壤图，显示它的精度和基于地统计得出的统计误差。当表征和表达土壤图的位置和总体精确度时，遥感数据可提供非常重要的信息。

总之，土壤科学在探测和解决区域尺度环境问题中起着重要的作用。为此，必须将我们的视角从农业生产转移到环境问题的解决上。

（郑茂坤译）

土壤环境、土壤利用和社会经济关系

Wolfgang Burghardt

(Dept. of Soil Technology, Faculty of Bio- and Geosicences, University Duisburg-Essen, 45117 Essen, Germany. E-mail: wolfgang.burgbardt @uni-essen.de)

以我个人的经验和从事土壤科学研究多年的实践，我认为土壤科学在未来的重要性同3个方面有关：①从作为物质的载体以及作为环境及其快速变化的产物的角度研究土壤；②研究土壤在土地利用方面的作用；③将土壤科学与社会经济相联系。

土壤与环境

在土壤科学中，定位土壤性质的优先程度和基于发生的土壤发育之间总是不能很好地连接起来。最近的研究中土壤的概念集中体现在表层土壤的性质。这个趋势的发展会导致土壤科学逐渐成为土壤片断的科学而不是包括整个土壤的科学。这就像工业技术的发展总是集中在几个有前景的工业产品上一样。

许多原来需要从土壤中生产出来的一些基本的物质和功能现在可以脱离土壤生产了。比如，水培工业蛋白就是一个很好的例子；饮用纯净水也可以不用来自经过土壤过滤后去除污染物的地下水，而直接采用工业方法得到。因为物质的质量是可以被标准化定义的，所以我们往往把土壤视为一种物质，从而也可以来清晰地界定土壤的质量。但这样的想法真的是确切的吗？我曾经参观过西班牙Jerez的葡萄酒厂，从那里我知道当地一种被称为泥灰土这种质量最差的土壤却是最适合种植生产葡萄酒葡萄的土壤。因此，不同的土地利用要求对土壤质量的定义也有很大的区别，有泛义的和特有的，正如对建筑材料优劣的确定一样困难。

一旦自然或人为的土壤沉积后，环境就开始通过物理、化学或生物学过程发挥作用。土壤发育总是一个自然的过程，随着时间的流逝，原先沉积的土壤的性质又覆盖了次生的和再生的属性。次生属性是由不同的环境组成部分的联合、多样性、时间和状态的种类决定的。新形成的表层土壤则包括多样性属性的层次和空间模式。

一个自然景观中的土壤层次和土壤空间模式就如同一系列的反应器，控制着土壤发育的过程，而土壤性质则是这些不同发育过程的综合产物。土壤破坏、替换和板结的动态变化又会形成新的土壤性质。比如，CO2在没有腐殖质土壤表层的累积，土壤水分蒸发蒸腾损失总量的改变和地下水的更新这些与人类生活息息相关的过程都会形成新的土壤性质。

新的化合物和生物的形成并且在全球范围内扩散会带来新的风险。但由于土壤具有多种多样的属性，拥有很强的缓冲能力，因而可以长时间的抵制这些物质产生的危害效应。这些还能给我们未来大的灾难提供预警，从而减少风险。这些在森林顶枯病里有所描述。土壤性质的第三个部分就是每一块土壤都是独一无二的，即使每个土壤都是相互连接着的。除了基因库和岩石圈，土壤应该是全球最大的信息载体之一。

在我看来，基于环境行为的过程概念的指导，土壤科学工作者会有更多的机会为人类生活的可持续发展服务，也可以促进公众对土壤科学的了解。

106 土壤第39卷

土壤与土地利用

人类活动会改变土壤，并且成为影响土壤及其发育过程的最大的环境因素。在城市，土壤处在一个全新的环境，有些土地会有特殊的用途，附近一些土地会排放出物质和能量。在一个商业世界里，不同的地块之间进行着物质和能量输入和输出。这些地块上土壤之间的关系受到不同生产步骤的影响。它们同时在多个地方开始，但在一个景观的范围内并不受到引力、物质和能量的浓度梯度的驱动，而是受到经济关系的驱动。新的土壤之间的关系不仅仅局限在一个景观的范围内，而可以涉及到多个陆地板块。将来，随着经济的发展，人为影响的土壤会急剧的增加。土壤科学依然会是一门重要的学科，因为它将关注点集中在土壤利用作为将来土壤环境、土壤发育、土壤性质和土壤功能的主要因素。

土壤与社会经济

当今世界，大多数国家的社会经济的价值决定了政策的制定，而在这个体系内，土壤能够发挥的作用还不能很好地确定。目前主要的矛盾是公有企业和私有企业之间的分歧，也包括政府在投资、税收和所有权方面的短期利益同公众的社会保障方面的矛盾，因为这些社会保障需要长期的社会和经济条件的可持续发展。

社会开支在许多政府预算中是非常庞大的，他们主要用于救济贫困、医疗和老人的福利。而环境政策的开支可以减少社会开支和赢得社会稳定，这些环境政策的开支包括用于健康、事物和其他自然资源、娱乐和气候管理规章的制定等。而在这个体系下，土壤学可能会发挥出相当大的作用。

目前的问题是土壤学包含在环境科学和农业科学中，这意味着它处在一个错位的行政体系之下，而这种行政体系不能使目前使用在土壤保护上的花费与将来从土壤中得到的利益相平衡，或者说它早已被因为气候改变所导致的社会经济的灾难所击跨。

通过社会经济发展过程对土壤进行物质和能量的传输和输入的最为重要的是要关注当地和全球的物质和能量的平衡。从土壤科学来说，主要体现在以下几个方面：①土壤中食物、燃料、原材料和新化学品（如塑料）的产量和残留；②为农业和快速增长的城市人口的干净用水的供应；③来自于土壤致病生物释放的有毒物质的健康效应、稀释过程和传输；④由于植物产量的增加和植物在土壤中的残留导致了大气CO2浓度降低的过程；⑤土壤存储能量的能力和反射率的改变；⑥土壤作为有经济价值的特定生物体的宿体的能力；⑦在混凝土覆盖区土壤的利用，比如作为雨水的过滤系统和种植行道树。

土壤科学工作者已经从实践中领悟到应该将他们的研究工作与社会经济的各个方面联系起来而不仅仅是环境管理。土壤科学研究可以为短期的投资和税收的回报服务，但要特别注意避免长期的投入。这就要求增加健康和其他风险预防、保险以及诸如燃料和水这样的长期的投资。未来土壤科学的发展取决于同社会经济合作的各个方面。

（章海波译）

从一个发展中国家的角度看土壤科学的未来

Kep Coughlan

(Hassall and Associates, Canberra, Australia. E-mail: kepcougblan@ optusnet. com.au)

我并不是以一个学者或从事土壤学研究的实践者来表达我对土壤学未来的看法，而仅仅是从与土地利用相关的需要的角度来进行展望，而这种观点又深深地打着我工作环境的烙印。我在柬埔寨工作，这是东南亚地区最为贫穷的国家之一。这里唯一的目标就是减少贫穷，但是政府机构不够完善，缺乏整体性的规划，在某种程度上还在靠国际救援基金开发项目。同发达国家对应的土壤学研究领域中面对的问题相比较可以发现，这些问题在发展中国家通常会被放大甚至扭曲。它们之间存在的这些差别可以让你用一种全新的观点去看待类似的问题，我在这里将从3个类似的土壤学发展问题中为大家描绘出不同的情况。

土地资源规划的需要

大多数发展中国家可能都会出现这样的情况，即为了私人的利益而砍伐森林。这可能是一方面国家缺少整体的规划；另一方面没能认识到这种行为所付出的代价将远远大于个人得到的利益。在一个国家处于发展的阶段，如果能够得到一个良好的生物物理和社会经济数据的支持，将会有效地遏制环境的退化。但事实上，这样的数据非常缺乏。即使有，在数据信息的形式和尺度上都有差别，难以或几乎不可能用于规划上。一个良好的土地资源规划在发展中国家体现出来的作用要远远大于其在发达国家中的作用，因为前者在地区到全球的尺度上的环境退化问题都是非常严重的。

通过良好的规划干预还可以保护独特的生态环境系统。柬埔寨西北部的洞里萨湖（Tonle Sap Lake）有一个世界闻名的自然现象，每年雨季大批的森林被淹水，从而可以孕育繁殖出大量的鱼类资源。但是，在这个地区的利用方面存在一个矛盾，即当地贫穷的农

第1期“未来土壤学”一书翻译全文 107

民会在雨水退却的时候砍伐掉这些森林用来种植水稻。尽管表面上来看，当地获得了短期的经济利益，但是对鱼类资源这样一个对柬埔寨来说是主要的蛋白质资源的破坏却是巨大的。因此，如果有一个良好的土地资源的规划，将水稻集中种植到其他区域就能够很好地解决这个矛盾，可是在快速发展的过程中，这些资源可能会逐渐消失。

废弃物的土地处理

在发达国家，利用土壤作为一个天然的生物过滤器是环境管理中的一个很重要的措施。但是在发展中国家，废水和工业废弃物通常会被排放到水体中，直接对环境和人体健康构成危害。由于土壤通常是需要肥料的，因此利用可接受的废水来灌溉土壤既可以增加作物的产量也可以减少环境的污染。除非土壤中的养分几乎饱和，污水中的养分可能会被冲刷到河流中形成水体污染，否则这项在发达国家运用的废水处理技术在发展中国家还有很大的应用前景。

有机农业

传统的农业系统应该属于有机农业。现在刀耕火种的做法因为它们的环境影响和不可持续性而被批评，这种不可持续性主要体系在它会缩短森林的再生阶段。有机产品目前有一定的市场，因此有机农业也有它存在的价值。柬埔寨的国际资助机构认为既然当地的农民从一直以来都不习惯施用化肥和农药，那么在这里发展有机农业并出口到发达国家就来得相对容易些。或许这在有限的范围内是可行的，但要在整个国家的范围内来推动有机农业真的可行吗？如果不可行，那么柬埔寨的农民就不能够从出口农业产品和提高农业产量上受益。同时一些有价值的资源在这个区域内就会从传统市场转移。

我对目前一个农民是否能够真正在他/她自己的土地上从事有机农业的种植表示质疑，因为我们必然会碰到一些有争议的问题，但在像柬埔寨这样一个发展中国家，相关的科技专家非常有限，一些议事日程通常是由外国援助专家来决定的，因此在遇到相关的问题时，也并不能基于经验的合乎逻辑的讨论。例如，曾经听闻一个在柬埔寨积极推动有机农业的团体这样宣称：“如果你们在农田上施用了化学物质，那么你们就会生出畸形的孩子”。这种过于主观的宣传无疑是将尿素同落叶剂这样的有毒除草剂混为一谈了。这时候就需要土壤科学工作者来澄清，他们需要定量确定养分的平衡、养分通过植物的循环和养分的生物来源，比如氮的固定等。

全球的研究数据表明许多发达国家通过进口农产品而蓄积了大量的养分，相反发展中国家的养分却出现亏缺。如果这能说明有机农业在一个农田尺度内的任何一个适当的水平都不能可持续发展的话，土壤科学研究者是否应该去游说支持实行化学肥料的使用补贴（设置一个世界通用价值），而不是让发展中国家继续从事低产量的农业生产？我在最近的一个会议上得知尿素在欧洲的价格是90美元，而在马拉维（一个非洲国家）的价格却要700美元，那儿的农民基本上是用不起的。

发展中国家似乎总是充当一个发达国家的实验室的角色，当发达国家有了一个好的想法时，就需要先在在发展中国家进行试验。这当然有积极的一面，但有些狂热的支持者会将那些只对局部地区有用的策略运用到所有的地区，这就显得有点过了。比如有人主张实行水稻密植系统，他建议水稻作为一种谷类食品，适宜在水塘里生长，使它们在无压力的灌溉条件下会生长地更好。按理说，这是一个很好的想法，但支持者于是就宣称：“所有的水稻都需要淹水、密植和施肥”。事实上，这样一个设想的系统是需要经过严格的试验的，因为如果这个系统的理论是错误的，那么贫穷的农民就会为此付出沉重的代价。

总的来说，发展中国家未来的土壤科学并不全是一般意义的科学问题，当然有好的科学理论和丰富的实践经验对于理性的讨论是十分重要的。我们要呼吁回到这样的讨论中去，特别是在诸如有机农业和其他像转基因生物（GMO）这样更广泛的农业问题的讨论中去。

因此我的建议是土壤科学工作者要积极地加入到发展中国家的土壤学研究和发展中去，这不仅对这些参与国会带来切实的利益，同时也可以相互交流不同的见解，尽管这些见解可能从一定的地理范围内或某一个学科内来看已经是非常清晰了。

（章海波译）

从欧洲的情况看未来土壤科学的发展

Endre Dobos

(Dept. of Physical Geography and Environmental Science, University of Miskolc, 3515 Miskolc-Egyetemvaros, Hungary. E-mail: ecodobos @uni-miskolc.bu)

新千年伊始，土地退化问题、生产能力和人口承载力的差异明显成了国际关注的问题。全球化和全球的环境问题需要收集和解译全球的、协调的土壤信息。因此，为信息中心提供合适的土壤数据将是未来土壤学研究者一个巨大的挑战和严峻的任务。

土壤科学像其他科学一样，不可能脱离社会目标

108 土壤第39卷

和基本问题而孤立存在。这意味着土壤科学的知识必须能够被理解和市场化，能够被其他科学领域运用，它的研究数据可以为交叉学科的模型所运用并能满足这些模型的要求。

土壤学的数据对那些非土壤学的研究者具有无穷尽的用处。但有时候非土壤学领域的研究者却不能完全理解这些数据的意思、来源质量、适用性和局限性。因此，对于土壤数据的提供者和非土壤科学研究的利用者来说，就需要建立一种沟通语言使他们可以互相理解。这是一个非常广泛的研究内容，需要为不同尺度的土壤学科开发协调的方法学和语言，从而将土壤数字化以及制作土地图和开发信息技术。

本人是欧共体土壤数字制图和土壤分类协会的代表，目前，该协会主要关注的是各大洲和区域水平上的国家土壤数据库的协调以及开发空间上和主题上一致的国际和跨疆域的数据库。欧洲的一体化进程使得对整个欧洲地区的自然资源和人类资源进行综合的管理成为了现实，在这样的背景下，我要着重阐述的是不久的将来土壤科学研究方面的主要问题和驱动因素。

土壤数据库开发

在过去的半个或整个世纪中，我们已经收集了不同尺度、不同详细程度和精确度的土壤数据。土壤调查是发展土壤学知识的主要驱动因子，它可以帮助我们了解土壤及其功能，并对土壤进行分类。许多最好的土壤学家都是从土壤调查中获得土壤学的知识的。但是，许多土壤调查的项目已经结束，那些拥有丰富经验的调查人员也渐渐远离我们而去。因此，我们需要进行土壤调查：①传承老一辈土壤调查人员的研究经验；②更新土壤图和数据库；③将这些信息转化成数据用户需要的内容和格式。

世界经济的发展和工业化的程度使得目前优先研究的项目已经从农业生产转向环境问题，这种情况在经济发达和工业化程度较高的地区表现得尤为突出。目前现有的土壤数据已经不能满足环境管理的要求，因此需要在此基础上不断地补充新的数据，这就需要结合GIS工具为数据用户提供详细的空间分布情况。土壤数字制图技术作为另一项表征土壤空间变异和多样性的工具也已经结合到传统的土壤制图的工具集中。如果提高这些数据的空间和主题上的一致性，以及记录保证数据精度的过程和方法，这些数据的定量和定性比就会增加。将来，数据库的元素、质量保证和质量控制措施将会成为非常关键的一部分，尤其是这些数据要用于非土壤科学的领域。

土壤数据的一致性

许多环境问题是跨越政治界限的，但数据的收集都是基于国家标准，在整个国家水平上进行收集，要将这些数据用于解决环境问题还必须进行信息的再提取。但由于各个国家的体系存在差别，所以这项工作具有一定的难度，最明显的是体现在空间上的不一致性，这可以通过多边形与政治边界的不匹配性观察到。但还有更严重的也是比较隐蔽的问题是专题术语的不一致性，这是由于不同的数据提供者或“翻译者”对参考体系的不同理解造成的。但是在不久的将来，如果要重新规定新的、一致的实地调查方法似乎还不太现实。因此，唯一的方法是将现有的数据进行统一、协调，这项工作已经在欧共体展开。数据的一致化处理需要统一的体系和土壤变量的统一分类。事实上，它也就是一个简单的界面，通过这个界面可以将各个国家的来源的数据转化成用户需要的格式和内容。但是，目前对许多土壤变量而言，还缺少一个标准。因此，就欧洲而言，目前最重要的就是要建立这样一个数据标准化过程的框架，在这方面，世界土壤参比基础（WRB）应该是一个很好的例子。

土壤分类

大多数的土壤分类系统研究都是从19世纪的中叶开始的，到60年代开始运用，采用的是基于发生学的分类方法。随着发生学的方法向以定量的土壤性质为依据的分类方法的转变，许多分类的体系也发生了改变。采用参数定义的定量诊断的分类方法可以更好地满足数据库的要求并且可以为土壤数据的一致性服务。目前正式的分类关联体系是土壤资源的世界参比基础，利用这样的关联体系可以保证数据特征、信息和土壤单元解译的一致性，有助于开发跨疆域的土壤数据库。许多国家自身的分类体系大多采用这种定量诊断的方法，运用WRB的具体的诊断标准，层次划分和土壤性质，同时也保持了自身的一些命名方法和分类体系。这种做法使得各国之间的土壤分类系统的关联更趋容易，但也保留了各个国家自身的一些详细的土壤信息和传统做法。

定量土壤科学

所谓的定量土壤科学是最近在土壤学内部发展起来的一个新的领域。它包括了从土壤数字制图到土壤过程和变异的模拟等很大一部分内容。直到最近，我们对土壤过程的理解还是基于定性的规则，我们还认为这些规则可以用来解释在特定环境下的土壤的本质和性质。但定量土壤学家则试图将这些规则和它们之间的关系定量化，从而用来检验这种规则自身的可靠性，同时用来解释土壤性质的时空变异以及预测它们的变化趋势。这种方法利用了最为先进的定量技术和

第1期“未来土壤学”一书翻译全文 109

数字资源来验证我们的设想，得到一个模拟的结果。它能够证明我们的想法是否正确。但是，最为重要的一点是以目前我们对土壤学的了解和掌握的知识，还远远不能达到定量的目的，因此我们还需要在土壤学方面做更多的研究工作来更好地掌握土壤的规律。

（章海波译）

土壤科学、全球环境和人类

Julian Dumanski

(16 Burnbank, S t., Ottawa, Canada. E-mail：jdumanski@https://www.360docs.net/doc/a514829531.html,)

人类活动导致的环境问题开始威胁地球生物系统的可持续性。人类所面临的最严重的挑战是保护、恢复和合理利用地球资源 (Lubchenko，1998 )。

对土壤的研究是作为农业科学开始的，但是它的未来在于环境科学。土壤是一个活体，它是地球陆地生态系统的一个有机组成部分，是提供全球环境服务和便利的一个重要成分。人类对自然资源的过度开采导致了全球生态系统（自然资本）的严重退化，最新的估计是，作为GDP可能增长30% ~ 60% 的后果，这种退化将会持续到2050年，即使全球人口有望稳定（UNEP, 2005）。对土壤科学家的挑战是整合和深化他们的学科，与环境、社会、经济和政治专家们一起解决主要的全球环境问题。

环境的状态

目前，大约有25%的地球陆地表面是集约管理，或是在农业，或是在有管理的自然及人造林中，或是在经过管理的自然保留地中（UNEP，2005）。全球70%的陆地表面受到某种形式的人类干涉（Vitousek，1994）。在UNEP千年生态系统评估报告中有土地利用程度的变化怎样影响全球生态系统和人类的说明（UNEP，2005）：①最近的50年，比自1700年到1850年的150年，有更多的土地变成耕地；②淡水减少了一半（70%用于农业），被水坝围住的水增长了4倍；生物中氮的流动翻番，磷流量增加了2倍。自1985年以来，几乎一半的合成肥料已被使用。自1750年以来，大气中CO2浓度增长了32%，而1959年以来增长的大约占了60%。人类活动导致了野生动物栖息地和全球生物多样性的显著减少；③生态系统运转退化其实是资产的损失，有时这些资产在其他的运转中可以产生更大的利润，经常有生态系统运转退化发生，造成的损失比创造的最好社会利润更多。

国际大会

国际环境大会提供了一个在全球范围内保护土地退化的平台，可引起对土地退化的关注。当所有别的大会都在全球或各自国家处理土地管理的复杂问题时，只有联合国大会在和土壤荒漠化作斗争。联合国气候变化框架会议以及它的补充“京都协议和联合国森林论坛”，都专门针对土地退化和土壤管理问题。其他相关的会议，包括联合国生物多样性会议、国际水问题框架协议以及拉姆齐湿地条约，这些国际会议并不引导土壤保护行动，但是它们给土壤问题提供了全球论坛并将它广泛地整合到全球环境问题的议程中。

土壤科学和生态系统管理

全球陆生环境由自然和人类使用土地的生态系统镶嵌而成。这些生态系统的健康，即生态系统的完整性，依赖于其组成和它们之间传递过程的协同，促进了生产和环境物品服务的稳定流动（GEF, 2004）。土地退化影响着生态系统组成和功能循环，因此破坏了过程的协同性和流动的服务安全。为缓解土地退化，土壤科学应将注意力集中于当地和全球生态系统成分的连接和协同，认识到土壤是所有过程必须经过的中心和枢纽。

为研究自然和人为生态系统必要的土壤成分，需要采用地形方法（Dumanski等, 2002）。地形研究提高了对生态和社会经济相互作用的理解，在地球陆地表面区域上将局部和全球环境及服务相连。土壤生态系统和其他人为的生态系统经历了不同的压力、能量流和动力学，这些不仅需要从资本回报角度（产量等）更好地理解，还要从人类对自然系统干涉的后果来理解。

土地退化的缓解和生态系统的恢复需要立法机关的行动，在经济上采取主动，如创建一个能动的政策环境，大量使用诸如贸易、对生态系统服务支付工资、认证方案等经济手段，结合生态系统投资的非市场价值，废除那些对生态系统有负面冲击的政策和不正当的津贴。然而，最终的解决需要土壤学科有目的的技术革新，提高土壤健康的同时提供经济上的效益（Dumanski等, 2002）。

土壤科学家已经参加了很多这样的主动性工作，但土壤科学的发展要更多地和其他学科和方法相互包含。为促使这种转变，土壤科学得从清教徒式非科学的状态中走出来，将生物物理和人类环境的所有方面整合到它起作用的范围内。毕竟，这才是找到土壤本质的方法。

（姚春霞译）土壤科学的未来

Hari Eswaran

(USDA Natural Resources Conservation Service, 1400 Independence

110 土壤第39卷

Avenue, Washington DC 20250, USA. E-mail：hari.eswaran@WDC. https://www.360docs.net/doc/a514829531.html,)

科学为人类更好管理环境提供了知识基础，因而也确保对当代和后代有利的生活质量。后者的意思具有新的紧迫感。科学家们辩论了地球能支撑持续增长人口的极限。一些科学家们已经意识到在预期的人口增长下土壤生产食物和纤维的限度，另外也有一些科学家认为这是不成熟的，因为低估了未来技术大幅提高粮食生产的潜力。今天，有8亿人缺乏营养或吃不饱。另外有22亿人摄取最少的能量。营养不良和气候及地理位置有紧密联系。大部分的营养不良者都住在不利于农业生产的地方，不是太冷就是太热，不是太干就是太湿。另外，贫穷，不稳定的社会和政府意味着这些国家不能从技术的先进中受益。贫穷、国内斗争和政府腐败，经常是紧密相连的，阻碍了生产能力和分发食物的扩展，阻挡了营养不良问题的解决。

像许多其他科学一样，土壤科学在20世纪最后10年里还是停滞不前。生物科技可以战胜农业生产限制的信念使人们对理解土壤的需求减弱。现在生物科技的局限也越来越明显。土壤科学的未来依靠于我们怎样使科学平稳地进展。土壤科学在向其他科学证明它的价值时，必须保持它的特性。它必须对相关科学的成就有所贡献，但不是被它们曲解。土壤科学的挑战是保持和其他学科的相关性，得出不仅对科学家且对公众也有意义的结论，继续推动这一领域新的前沿。未来在于我们如何迎接这些持续的挑战。

总的来说我们没有很好地把我们的贡献和价值展示给公众。实际上，我们脱离了公众。19世纪60和70年代，我们专业是一个鼎盛时期，集结了诸多科学团体来进行术语学和分类学的研究。我们有既定的目标并一直朝这个目标前进。很显然，土壤科学团体在面对挑战时会战胜它。当前的领导阶层必须提出一个新的任务，动员社会的技术力量朝一个明确且有意义的目标前进。即将来临的IUSS土壤学世界大会有望提出一个好的任务，如果能够带来思想火花，甚至可以成为伟大的任务。土地退化和沙漠化有很大潜力成为这样一个集结点，如果有社会对它的支持，它完全可以成为这样的任务。

我们的未来依赖于将公众带进科学决策的能力。为保持学科活力，我们要保持学科相关性，做出对社会有意义的成果。这是通过我们的社会约定来实现的。当使社会受益成为土壤科学的目标，它就最为强大，即便我们对土壤的未来过于乐观。我们要鼓励和确保科学家、政策制定者和公众之间更深层次的对话。我们必须清楚这些问题：我们是谁？为什么要学科相关？我们怎样确定朝哪个方向前进？公众如何收益？

有许多问题影响我们确保可持续农业系统的能力，在本质上它们大多是社会经济问题。3个最重要的问题是：

(1) 由于许多国家土地的退化（沙漠化）和过度的资源消耗，全球自然资源在质和量上快速退化，尤其是发展中国家给全球农业造成了长期的负面后果。约33% 的土地表面有沙漠化的可能。这大约是4200万km2，影响了超过10亿的人。到2020年，如果不采取合适的对策，受影响的人数将会超过一倍。由于人口的增长主要是在亚洲和非洲，这些地区受的影响最大。随着这些国家食物自给能力的减弱，食物安全将会成为一个全球的主要问题，迫使西方国家提供更多的食物。这将给土地带来更大的压力，包括捐赠国的资源耗竭和土壤营养的不平衡。这种状况可能因气候变化而恶化。

(2) 当前缺乏可靠的关于自然资源全球数据库，降低了发达国家解决潜在饥荒或社会政治动荡问题的能力，尤其是在土地贫瘠或缺乏的地方。越来越多的迹象表明，在许多国家导致主要冲突的社会动荡与土地资源的多寡及质量密切相关。饥荒和生态系统崩溃的早期预警信号可以帮助防止一些冲突。稳定这些国家的农业系统，尤其通过实施适当的土壤和水资源保护政策有助于减少自然灾难的冲击。易干旱的国家，尤其那些依靠畜牧业的国家，可以通过合理使用畜牧土地来减少损失。热带大规模采伐和烧毁森林影响了气候，也影响了空气质量。

(3) 在土壤调查和资源评估时，缺乏一个全球的合作机制来保证所有人都可获得土地管理标准和质量控制程序。开发全球性的数据库开支很大，但使用国际统一标准和程序可使得开发更有效，因为国内的数据库可能被整合到全球系统中。使用不同的标准，维护数据库的成本就会呈指数增长，分享信息的能力也被降低了。

所有国家都应该制定政策来支持土壤健康的共同目标：净化水质和实现可持续耕作。为实现这些目标，需要一个跟踪资源条件质量的评估和监控程序，使用合适的技术，保证可持续农业耕作的环境政策。达到这种状态将会使国家实现他们的愿望。土壤学科可以作为实现这个目标的工具。

（姚春霞译）土壤科学的未来

Richard Fowler

(ARC-GCI, KwaZulu-Natal, South Africa. E-mail: rmfowler@

第1期“未来土壤学”一书翻译全文111

https://www.360docs.net/doc/a514829531.html,)

“农民正在使用它，推广人员则试图阻止他们使用，科学家则试图搞清楚这到底是什么！”这是20世纪末巴西保护农业革命运动的一个总结。该运动使用了一系列的革新手段来变更现有的作物生产体系，比如：有机农业、减少耕作法、低投入的可持续农业(LEISA)和水稻强化栽培体系(SRI)等，无论是现代的，还是传统的，农民都在积极地实践这项农业革新。但那些从事这项革新运动的一些顾问却对最新的科技创新和发现知之甚微，因此难免会把狭隘的学科观点带入到这些农业体系中去。而研究人员也几乎不去了解农民真正的需求，不去挖掘本土的知识，不去了解这些体系的变革对生产系统各方面（物理、化学、生物学、环境、动物、人）的影响，因而也不能确保相关的专业知识被用户使用和理解，也不能去影响那些有主见的领导者。

从全球来看，由于城市化发展、土地侵蚀和全球气候变暖导致的农业生产用地将会继续萎缩。因此越来越多地要求进行退化地和荒地的复垦，采用覆盖层，减少耕作，实践保护农业(尽可能减少土壤扰动，尽可能多的土壤覆盖面积和作物轮作数) 和提高每茬的作物数量等。对替代产品如石油燃料、传统和健康食品（特别是非转基因食品）的要求也在不断地增加。由于有机肥料使用的减少而使无机化肥的使用量大大增加。人类才意识到过去单纯追求省事的观点需要平衡或改变，应该转而追求更好的营养、精神刺激和心态平和。因而试图在空间探测方面是否能够实现这种追求的可能性。

目前所理解的现代农业的概念是建立在物理化学的角度来理解的土壤之上，而基本不考虑土壤生物学的作用和因素。尽管最近在土壤系统中以生物作用为中心的观点逐渐被承认，未来的土壤学研究者也许要超越后现代的观点来模拟森林生态系统，同时将减少贫穷、环境保护（暴露地上和地下生物多样性）和公平的食物分配作为重要的因素考虑进去。由于代价和有效性的原因，科学家还需要找到如下的办法：①利用自然过程来防治土壤的紧实、土壤盐碱化和土壤酸化等问题；②重新审视李比希的最小养分定律，不仅考虑土壤部分，还要考虑影响产量的因素，比如，资金、劳动力、燃料以及其他外部供给、栽培模式；③在大小耕作尺度上都推行Sanchez（1994）的第二范例，即：更多地依靠种质在恶劣的土壤条件中的生物过程，提高土壤中的生物学活性，并通过优化养分循环来达到减少使用外部物质的输入、提高养分利用率的目的。

为了应对这种挑战，21世纪的土壤科学家更应该使他们的研究方法更趋完善。在继续进行土壤物理、化学、生物学研究的同时，也要利用模拟或模型的方法来对这些研究之间进行联系和深化，同时也要同生产循环的其他部分相联系。在和其他领域的科学家进行密切合作的时候，比如同人类学家、社会学家、经济学家、昆虫学家、植物病理学家、种子和作物农艺学家这些科学家交流时，正如John Hanks所说的：“我们不仅需要培养纯粹意义上的科学家，也需要培养各方面都懂一点的通才。比如历史上那些见识广博的科学家，他们既能够从农民那里听取建议，又能够同科学家和农民一起找到解决问题的根源，然后在实验室或试验站上去进行试验，然后提供给农民他们自己可以比较的几种建议，并且迅速有效地将这些建议传播到所有的用户中去。这些用户不仅包括受过训练和没有受过训练的说客，也包括有主见的领导，还有那些消费者”。

在20世纪50年代的中期，有些学者普遍认为土壤的功能就是能够支撑植物的生长。但我们知道土壤并不是一些颗粒随机组合在一起形成的，而是一个复杂的动态的生物系统，在这个系统中，许多生物包括已知和未知的都在一起相互作用着。过去我们尽管看到了土壤扰动对土壤结构的破坏，但是我们事实上并没有对此引起重视，直到最近，我们才真正的认识到土壤结构不仅仅可以作为空气、水和植物根系进入的一个通道，也可以维持正常的中宇宙和微宇宙生物系统功能的关键因素，这个生物系统功能又可以反过来作用于养分和水分的有效性，从而促进根系的发育、增加作物的产量。但令人遗憾的是，我们正在用一些人为手段在改变土壤的自然过程，比如用铲土机来代替蚯蚓的松土功能，用杀虫剂来代替自然的食虫动物。最终导致表层土壤被风蚀或冲蚀、害虫蔓延、农业成本急剧上升，而在许多情况下，产量反而下降了。因此，21世纪土壤科学家根本要做的还是需要经历从听、逻辑分析、研究、交流到将他们对于农民、消费者和决策者们对土壤要求的理解以及土壤对于人类生存的重要性在整个世界范围内宣传。

（章海波译）

土壤科学的未来：土壤在社会和环境中的作用

Emmanuel Frossard

(ETH Zurich, Institute of Plant Science, Experimental Station Escbikon, P.O.Box 185, 8315 Lindau-Escbikon, Switzerland. E-mail: emmanuel. frossard@ipw.agrl.etbz.ch)

112 土壤第39卷

在20世纪，人类还在为拥有大量的环境资源而沾沾自喜时，养分和污染物的流通已经大大地增加了，而环境资源的储备（地下水、石油和磷肥）下降，导致了水、大气和土壤的污染和土壤的退化，甚至在有些地方，稀有土壤类型已经消失。同时，城市化程度在不断地加强，生物多样性在减少，自然灾害和人类健康问题在不断地上升。这种变化概括起来就是“全球变化”。当全世界的人口数从60亿增加到90亿时，全球变化的问题还会加剧，到2050年，粮食产量必须在目前的水平上翻一番才能满足全世界的粮食需求。农业产量在发展中国家已经大幅度增加，最为显著的是大量的转基因作物的种植和家畜产量的增加。所有这些变化都会直接和间接地影响土壤的性质和功能。

全球变化对气候、空气质量、水质、水量以及生物多样性方面的影响已经被广泛讨论并受到了研究资助部门的重视，但相对来说对土壤重要性的认识还非常欠缺。在工业化国家，导致这种认识上的不足的原因是多方面的。首先，从全世界来说，食物已经非常丰富，并且可以通过进口食物解决本国的粮食问题，因此土壤作为粮食种植的不可缺少的部分被忽视了。相反，人们更多的认为土壤是建筑物、街道的地基，在有些地方可以卖出很好的价钱。其次，在热带亚热带地区，一些种植粮食作物的小土地所有者认为土壤肥力是非常重要的，但在土壤改良方面缺乏资金的资助。再者，公众对那些同粮食种植有关的土壤的其他功能认识不足。

土壤作为一种自然资源，是不可更新的，因此对他们管理必须从可持续发展的角度来考虑。目前的矛盾是人类对土壤利用的需求能否在不损害我们的子孙后代的利益基础上考虑。

土壤学能够做什么并且该怎么做？

我觉得仍然有必要对其他领域的科学家、教师、决策者和公众在土壤学的领域内解释土壤的各种功能。任何重大的问题都要采取政治的决策，就像美国20世纪30年代的干旱尘暴区。这一方面需要土壤学的研究，另一方面也需要土壤学家与社会进行对话和交流。比如，最近欧洲的土壤保护策略的制定就是在土壤科学家、决策者和公众的共同参与下完成的，这无疑给我们提供了很好的典范。

严格和高质量的研究是土壤学的基础。只有在充分全面地掌握了土壤的性质和功能的基础上才能将社会上基于可持续发展的不同需求转换为科学的问题。许多优秀的研究工作都是在土壤学里面的某一个领域中获得的，但是对于控制土壤发育和功能的过程我们的研究还很欠缺。特别是需要研究全球变化对土壤性质和功能的可能影响（比如对气候、水和元素流以及土壤的生物多样性等的影响），从而为更好地调整土地利用和管理服务。除此以外，我们还需要研究土壤科学与其他学科交叉，比如同地质学、地理学、生物学、农业科学、社会和经济学等。最终将这些交叉学科的研究成果进行进一步的整合，并采用数字模拟的形式表现出来，而不仅仅是停留在概念的理解和阐述上。这种研究结果的整合可以产生一个为各学科所接受的共同的观点，并利用它来对政治决策或经济的改变对土壤性质和功能可能产生的效果进行预测。无论是基于更好地掌握土壤性质和功能的考虑还是基于实行更好的土壤管理的要求，我们都需要在不同的尺度范围内做这样的研究，可以从实验室到田间到全球范围。这项研究需要全球的科学家来共同参与，包括发展中国家的科学家，他们是国际土壤学会中非常高效的研究网络。国际土壤学会应该更积极地主动参与一些国际性的行动，比如参与国际科学协会在健康和康乐方面的研究以及参与联合国国际行星地球年活动都是很好的范例。

所有的研究结果必须都要反馈到科学界、土壤的利用者（农民、农艺学家、森林管理员、土木工程师），和社会。我们必须要使决策者采取积极的土壤保护措施；但决策者的决策是基于人民的意愿，所以我们首先必须确保公民不仅可以在大学接受到保护土壤的教育，还要让他们从小学、中学就接受这样的教育，要使他们真正认识到他们走的、建造房子的、扔垃圾的每一寸土地都是与他们的健康密切相关的。在瑞士，尽管联邦法律中规定了土壤保护的内容，但是时刻都有土地成为新的建设用地，但同时，废弃的工业用地总面积达到了1700万平方米，相当于一个日内瓦城的土地面积。因此，在继续扩张建设用地之前，应该首先考虑这些废弃地的利用。此外，还有大量农业用地的土壤被侵蚀和板结，还有1万hm2的土壤由于污染物的含量太高而不能继续使用。因此，不仅要使土壤成为社会关注的一部分，也要采取科学的措施保证土壤的可持续利用。

（章海波译）

土壤科学的未来

Gachene C.

(Faculty of Agriculture, University of Nairobi, P.O. Box 29053-00625, Nairobi，Kenya. E-mail: gacbene@uonbi.ac.ke)

希望土壤学还有未来，但在我看来未来都是黯淡的。在20世纪70年代末和80年代初，对土壤学还比

第1期“未来土壤学”一书翻译全文113

较重视，农村发展过程中还有许多土壤学的实践，比如灌溉项目。那个时候，资金、研究生的入学都不是问题，对从事土壤学研究的研究生发放奖学金也较为普遍。但今天的肯尼亚情况却不同了，在我工作的那个大学，土壤学面临着停办的遭遇，研究生的数量也非常少。在院系调整中，土壤学系是最先考虑被合并的系。尽管土壤学在农业生产中具有至关重要的地位，但在肯尼亚这就是土壤学面临的现实情况。

下面是我罗列的几点对土壤学缺乏热情的理由：①与农业科学的其他领域相比，土壤学缺乏资助，因而影响了研究、人员进入和设备配置；②政策上对土壤学的重要性缺乏重视；③就业形势严峻；④缺乏当地和区域的土壤学会的支持，本来可以通过土壤学会的作用来加强土壤科学家之间的交流，但目前就学会本身来说会员在不断地减少；⑤土壤学课程难以走出过去的框架，因此不能受到学生们的欢迎。

对未来发展的建议

应该想方设法提高对土壤学的支持，尤其对发展中国家的支持。许多农业项目的发展是受到资助推动的，因此也不能忽视土壤学方面的资助。在肯尼亚，洛克菲勒基金过去是资助土壤学的主要资金，但到2004年，它停止了对土壤学项目的资助。是不是可以通过申请一些与土壤学有关的联合项目，那样可能更加容易获得资助？

如果政府对土壤和土壤学的重视程度不够，那么这个领域会继续面临危险。目前有个小团队正从事解决肯尼亚土壤肥力问题的政策制定的顾问工作，我们似乎可以从这里看到一点希望，因为这可能会使政府重视土壤学问题。如果真是这样的话，那么就业就有了希望。这似乎也就不奇怪那些缺乏合作的单位不知道是谁在从事与土壤有关的研究。

关于土壤学会

作为一个东非土壤学会的前秘书长，我体会到最大的问题是如何将当地的一些土壤学家召集在一起进行交流，组织会议缺乏资金支持。因此，国际土壤学会是否可以考虑在寻找资助人方面给予这些学会更多的支持？我希望能够这样，事实上，正是像东非土壤学会这样的团体存在，才给国际土壤学界注入了一些士气，证明土壤学并没有被完全丢掉。我认为，国际土壤学会的工作组应该吸纳更多的发展中国家的科学家作为成员，因为缺少信息的流通也是发展中国家土壤学发展遭受阻碍的一个重要原因，土壤学发展的一些最新进展应该尽可能地让更多的土壤学研究人员知道。

如果将土壤学与其他学科相结合，我确实可以预见它将来的发展前景。难道我们不可以将土壤学与环境联系起来？因为在肯尼亚这样一个国家，土壤学可以在环境问题上发挥更大的作用，环境问题的解决也需要土壤学更多的支持。我们应该走出传统土壤学的束缚。应该在总体考虑土壤学和土壤学会的功能的基础上，修订土壤学的教材，让它们变得更受学生的欢迎。但是，如果我们还是按照传统土壤学的路子走下去，那么前途并不光明。

（章海波译）

土壤科学的未来

Sabine Grunwald

(Soil and Water Science Department, University of Florida, P.O. Box 110290, Gainesville, FL 32611-0290，USA. E-mail: SG runwald@ifas. https://www.360docs.net/doc/a514829531.html,)

阐明土壤学的未来需要理解它的历史根源、社会需求和知识缺口。这篇简短的文章尝试在后现代技术驱使的、资源有限的世界里，对土壤学的未来提供一个概览。

土壤随着时间在地理空间里逐步形成了复杂的模式，与环境因素、人为及自然力的作用交互相关。土壤研究注重土壤成因、组成、影响因素以及地理分布。许多专门的土壤学分支发展成了矿物学、微生物学、化学、物理和土壤学等。这些分支形成了对土壤学更具体的理解。将来的挑战包括在学科内和邻近学科，例如水文学和环境科学中统一土壤学知识，在地形测量上理解不同部分之间复杂的相互作用。土壤学家需要有效地参与到交叉学科间的研究中又不丢失自己学科的根基和特点。很重要的一点是，土壤学家不仅要在提供数据和信息中扮演积极角色，还要和资金掌管者、政策制定者、土地利用规划者、政治家和其他学者交流和共享知识。土壤学家必须继续扩展它的定义，使其超出传统的农业，把土壤学变成生态和环境学的伙伴。

开发土壤-地形多重概念模型以使土壤知识正规化。例如，因子土壤信息模型使用和诸如气候、地形学、土地覆盖、地质及其他环境因子相关的功能。历史上植根于地质和解剖学的土壤分类得到了发展。土壤调查重点在于土壤特征形态制图和对来自野外观察的分类。这样可将连续统一的土壤分成波纹的映射单元（多边形）的方法就更多, 易从分类数据中导出多种土壤特性。全球大量使用土壤分类方案将土壤分到不同的范围内。但假设我们可以容纳社会的需求，通过在具体现场应用集合单个土体和分类映射单元，这